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凝音

第四十九章:跳動(dòng)

凝音 宛若歲月 1946 2019-11-26 22:08:01

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  writing a beautiful article??

  stone stone stone??

  building a nice house??

  i i i??

  walking in the sunshine??

  ----^^Bonjour.Dienstag Nachmittag Tee??

  休息休息??(《Send to you.》):“emmmm,阿幕,我今兒看到一篇文章,文章的標(biāo)題是《用聲音炸出一道光》!”“聲致發(fā)光?!”“yep,我記得在報(bào)紙上偶然看到過(guò)一個(gè)令人震驚的科學(xué)報(bào)道《肥皂泡的溫度比太陽(yáng)還要高?》,看到后很是吃驚誒。默默把這個(gè)似乎匪夷所思的冷知識(shí)記下來(lái)時(shí),良好的批判性思維讓我保持了理智?!薄八阅銢Q定親自查證,結(jié)果呢?”“果然是我書(shū)讀太少,太天真,差點(diǎn)就信了!”“是的,這是個(gè)流言,在肥皂泡泡突然破裂的一瞬間,它的溫度到底是多少呢,科學(xué)家測(cè)量了這個(gè)溫度,結(jié)果令他們震驚不已:當(dāng)液態(tài)的肥皂泡猛地收縮破裂時(shí),它內(nèi)部的溫度大約為20000℃,比太陽(yáng)的表面溫度還高4倍。其實(shí)這是誤導(dǎo)。氣泡溫度高不假,的確有一種泡泡破裂時(shí)可以達(dá)到上萬(wàn)度,但是這不是肥皂泡,而是水中的空穴在聲波作用下內(nèi)爆的結(jié)果。這個(gè)假新聞其實(shí)來(lái)源你一開(kāi)始說(shuō)的十分有趣的自然現(xiàn)象——聲致發(fā)光?!薄霸趺凑f(shuō)?!”“其實(shí),提到聲致發(fā)光,就不得不提到槍蝦。它是一種生活在地中海的生物,雖然沒(méi)有皮皮蝦那么出名,但也很厲害的。這種家伙長(zhǎng)兩只螯,一大一小,其中大螯可以長(zhǎng)到蝦體一半的長(zhǎng)度。與對(duì)稱的小螯不同,大螯有一邊不能移動(dòng),具有一個(gè)空穴;另一邊則是一個(gè)可移動(dòng)的,剛好能插入空穴的活塞。換句話說(shuō),它帶了一把高壓水槍在身上,槍蝦也因此而得名。大螯的肌肉強(qiáng)壯有力,當(dāng)活塞合上的時(shí)候,從空穴中擠出來(lái)的水柱速度可達(dá)32m/s??焖偻ㄟ^(guò)的水柱與周圍相對(duì)靜止的水形成了一個(gè)低壓空間,低壓在水里產(chǎn)生了微小的氣泡,緊接著,這些微小氣泡在周圍水體的壓力下會(huì)瞬間破裂。氣泡破裂發(fā)出咔嗒咔的聲音,同時(shí),在氣泡破裂的一瞬間,周圍水體的溫度可以達(dá)到驚人的近4500℃的高溫,十分接近太陽(yáng)表面的溫度5000多℃,并且會(huì)發(fā)出極短的一道光。這就是虛假報(bào)道里聳人聽(tīng)聞的那部分。以上現(xiàn)象被叫作聲致發(fā)光?Sonoluminescence。最先發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象的是德國(guó)科隆大學(xué)的 H·Frenzel 和 H·Schultes。當(dāng)時(shí)研究者在顯影液里放入超聲轉(zhuǎn)換器,試圖加快顯影速度,結(jié)果卻在底片上看到了大量的微小光斑。他們猜測(cè)這和氣泡有關(guān),但沒(méi)有條件深入研究這些光斑是怎么回事,因?yàn)闅馀荽嬖诘臅r(shí)間太短了。當(dāng)時(shí)是1934年,正是希特勒掌權(quán),由于其他技術(shù)不夠發(fā)達(dá),并沒(méi)有引起人們關(guān)注,但也可能是1934年其他的破事太多了,導(dǎo)致忽略了?!薄叭缓竽??”“1990年,由美國(guó)華盛頓大學(xué) D· F·Gaitan 發(fā)現(xiàn)的單泡聲致發(fā)光現(xiàn)象 Single bubble sonoluminescence引起了廣泛討論,并由美國(guó)洛杉磯加州大學(xué) S· J·Putterman 研究小組對(duì)這種現(xiàn)象的重要特征進(jìn)行了測(cè)定。他們的辦法是:在高度去氣的純水里,用注入氣泡的方法實(shí)現(xiàn)單泡聲致發(fā)光,這是一種穩(wěn)定的、確定空間位置的、時(shí)間同步的,氣泡脈動(dòng)發(fā)光過(guò)程。只是由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,沒(méi)能直接探測(cè)到發(fā)光氣泡內(nèi)部經(jīng)歷的過(guò)程,所以當(dāng)時(shí)的解釋也是停留在假設(shè)的階段。聲致發(fā)光的吸引人之處在于,它本身攜帶的一些特殊性質(zhì),以及它謎一樣的產(chǎn)生過(guò)程和原理。直到20世紀(jì)末期我們才搞清楚它的基本原理:當(dāng)足夠強(qiáng)度的聲波通過(guò)液體的時(shí)候,會(huì)在液體里產(chǎn)生空穴——可能是本來(lái)就有的小氣泡,也可能是通過(guò)空化作用產(chǎn)生的新泡泡。這和肥皂泡完全是兩碼事。另一方面,在氣泡坍塌過(guò)程中,溫度的升高導(dǎo)致各種化學(xué)反應(yīng)開(kāi)始發(fā)生。大多數(shù)分子間會(huì)彼此反應(yīng),反應(yīng)可以帶來(lái)能量。在足夠高的溫度下,比如太陽(yáng)的溫度,水分子會(huì)被分解,化學(xué)鍵斷裂,能量被吸收。但當(dāng)這些斷裂的化學(xué)鍵重新組合時(shí),它們會(huì)釋放能量,這時(shí)就可能產(chǎn)生輕微的閃光。現(xiàn)代研究還發(fā)現(xiàn),聲致發(fā)光產(chǎn)生的光線可以形成連續(xù)的光譜,激波導(dǎo)致的軔致輻射是目前較多人接受的單泡聲致發(fā)光機(jī)制。這一理論認(rèn)為,溫度和壓強(qiáng)的升高是因?yàn)闅馀輧?nèi)匯聚產(chǎn)生了激波,于是氣體分子電離成為等離子體,其中自由電子的熱軔致輻射導(dǎo)致了發(fā)光?!薄澳俏业膒ersonal computer,關(guān)于高溫的原因是?”“關(guān)于高溫的原因,比較有說(shuō)服力的應(yīng)該是2005年自然雜志上 David J. Flannigan and Kenneth S. Suslick 的一篇文章。名字叫做--Plasma formation and temperature measurement during single-bubble cavitation.他們?cè)谖恼麻_(kāi)頭說(shuō)單泡聲致發(fā)光是由氣泡壓縮時(shí)產(chǎn)生的極端溫度和壓力引起的,等離子體的出現(xiàn)觸發(fā)了發(fā)光現(xiàn)象。由于發(fā)光時(shí)間太短,而且光會(huì)被周圍的液體吸收,光譜也并不完全。對(duì)此 David J. Flannigan 等人開(kāi)發(fā)出了一種奇妙的新辦法,他們?cè)O(shè)法證明了氣泡里有等離子態(tài)的物質(zhì),而其激發(fā)能為18電子伏,由此逆推出氣泡核心溫度接近 20000℃。這就是流言里那個(gè)太陽(yáng)溫度的來(lái)源,但其實(shí)并不是每一個(gè)氣泡都能達(dá)到這個(gè)溫度?!薄坝H愛(ài)的大帥,我有個(gè)問(wèn)題,關(guān)于聲致發(fā)光的應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)在太誘人了!”“可愛(ài)蔓,這雖然聽(tīng)著很誘人,但目前并沒(méi)有什么實(shí)際的應(yīng)用。”“okay,明白,那是一道類似的偽科學(xué)菜咯。”“emmm,是的,我們需要培養(yǎng)精準(zhǔn)的科學(xué)態(tài)度與精神!”“嗯嘎,明白!”“好啦,好奇的小腦袋,睡覺(jué)吧,晚安!”“嗯嘎,晚安!”……四季科學(xué),勤能書(shū)海;春夏秋冬,一路求索。你說(shuō),我是你體內(nèi)知識(shí)的發(fā)條,時(shí)刻在探索;我說(shuō),你是我眼中勤奮的源泉,每秒都在跳動(dòng)。好夢(mèng),晚安!^~^(2019.11.26點(diǎn)滴隨筆)

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